应用型本科院校Pro/E课程改革与实践

　　摘 要：结合应用型本科高校人才培养要求，Pro/E课程在教学手段、实验与实践教学环节等方面进行改革，并以参加大赛推进课程改革，激发学生学习兴趣，推进课程建设水平。实践证明，该方法能有效提高应用型高校Pro/E课程教学质量。
　　关键词：应用型本科高校；Pro/E；教学改革；教学质量
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.172
　　应用型本科教育是以面向社会、生产、管理、服务等一线岗位的应用复合型人才为目标定位，以培养学生能力、知识和素质全面协调发展的高等教育[1]。近些年来，我校作为安徽省应用型本科示范高校不断探索提升教学质量，Pro/E课程的教学方法随着改革与实践不断发展。众所周知，Pro/E是目前非常流行且使用广泛的产品开发及造型设计工程软件之一，它集产品造型设计、分析、制造、运动仿真等功能于一身，广泛应用在机械制造、汽车、航天航空、船舶、家电、模具等行业[2，3]；Pro/E课程的实践应用性很强，涉及到的操作指令很多，按照教材学习，很多学生反应难学难精，甚至一些同学反应无从下手。针对这些情况，笔者结合在企业工作的实践经验，与学校实际相结合，在Pro/E课程的教学手段、内容和方法等方面进行了有效的改革与实践。
　　1 Pro/E在企业中的应用及对设计人员技能要求
　　在机械产品开发中使用Pro/E软件能够提高设计效率，缩短设计周期，而且产品模型形象、直观、逼真；操作指令简单、人性化及功能强大等优点，提高了产品设计质量，解放了设计人员，利于设计人员专心创造，使得Pro/E软件在产品开发中得到广泛应用。
　　1.1 Pro/E软件在企业中的应用
　　（1）产品总体设计。企业在产品开发中，一般采用自上而下（即Top—down）设计方法，需要明确产品中各种要求的主次地位，并把众多的、彼此有时相互制约的各种要求集中在一起，使它们和谐地组合在一起，形成先进且合理的设计方案。它包括总布置设计、方案选型、造型设计、总布置尺寸确定、人机工程分析、各系统或总成的性能要求和主要参数选择等。企业总体设计工程师使用Pro/E软件进行总体规划，然后发布信息给各系统及零部件工程师，共同协作完成产品设计。
　　（2）产品总成及零部件设计。负责各系统及零部件工程师运用Pro/E软件开发产品，把来自总体设计工程师发布出来的关于子系统的发布几何进行确认，在Pro/E工作界面下建立各个子系统，再在各子系统下把总体设计师发布几何进行确认，建立子系统模型下的各零部件的发布几何，然后在各零部件下建立并确认上一级发布几何，建立各个零件或发布几何，开发人员分工协作，独立完成各自零部件的设计。如图1所示，是笔者使用Pro/E自上而下的设计方法完成的某矿用车发动机系统模型。
　　在产品开发过程中，还包括零件的建模、组装和生成工程图。零部件设计主要包括各个系统或总成结构形式的选择、满足产品整体性能的分析计算、特殊的运动系统或总成的运动校核等；也包括产品零部件结构的选择、受力分析、运动分析、主要参数和材料的选择、强度计算及初步的制造工艺分析等。
　　（3）产品结构的动力学及有限元分析。Pro/E软件将多学科知识和计算机技术结合起来，具有强大的分析功能。①按运动关系进行连接装配体，依据机构运动状况和受力情况，在Pro/E环境下运用运动学、动力学方法，对装配体进行运动仿真等，获得如位置、转动惯量、速度等物理数据；②使用有限元分析，可分析设计产品的应力、变形量等，在Pro/E环境下实现机构的受力分析、敏感度分析、模态分析等，对设计参数进行优化，使开发的产品达到最优效果[4]。
　　1.2 企业对设计人员技能要求
　　很多企业把掌握三维软件作为设计人员的基本要求，在机械领域尤其重视是否拥有Pro/E资质证书。要求设计人员能够熟练进行三維数字建模，完成产品的设计方案、产品原图、草图和技术性说明及其它技术图样，具体需要掌握：熟练掌握二维草图绘制；精通零件三维实体特征造型的基本步骤和技能；熟练运用各种空间逻辑约束关系；能够独立完成零部件的装配；掌握Pro/E工程图的生成、尺寸标注、编辑等技能；掌握模型与文档转换方法等[5]。对进行总体设计工程师除要求以上技能外还需要熟练掌握基于Pro/E环境下的自上而下的设计方法。
　　2 课程教学改革与实践
　　在工程应用中，工程软件强调实践性和实用性，采用传统的教学方式，很难在有限的课时内培养学生良好的建模方法和建模思路。笔者及所承担Pro/E课程的教师，结合传统讲授法的优点，对不同教学内容采取不同方式。
　　2.1 强化学生学习动机
　　积极学习动机是推动学生学习的内部动力。结合企业要求和参考书目，先讲解Pro/E软件在企业中的应用与要求，然后演示各种功能，使学生产生学习期望和兴奋点，把简单三维造型课提前，讲解二维平面绘制与传统AutoCAD的区别；同时把二维绘图操作的讲授和练习与机械制图要求结合起来。使学生产生强烈意愿和兴趣，注意力集中，使学生在较短的时间内练习完成学习内容，提高学习效率，这样就会产生积极成功的体验，驱使自己不断探索学习。
　　2.2 多种教学方式与实训、实践教学有机结合
　　Pro/E课程要求学生具有很强的实践操作能力，在实际讲授中，可采用案例引导式，启发式，情景式，尝试式等教学方法[6]。结合企业要求和参考书，讲解三维建模思路与方法，实例操作演示平面草绘、拉伸、旋转、扫描等特征的操作指令，讲解注意事项，建一些贴近生活，与企业生产实际贴近的模型（如三通管、轴等），使学生形象、直观的理解二维与三维的关系及相互转化过程，然后进行装配，要求学生完成指定任务。目前在教学过程中主要采用以下方式：①理实结合一体化。是在我院CAD机房进行，采用30人左右小班上课，教学双方边教边学边做，理论与实操交替进行，相互结合。此方式目前在机械设计制造及其自动化专业采用；②少量理论学时与大量同步上机实验相结合。精炼Pro/E教学课件，合理利用多媒体结合板书教学，收集、整理、制作大量教学视频、图片和动画等，在完成理论教学后立即安排多学时上机进行实践。此方式目前在机械电子工程和机电技术教育专业采用；③实习周突击训练。是依托我校工程训练中心，在学生完成汽车拆装实习等课程基础上，学生分为30人左右小组，通过学习Pro/E完成指定的汽车零部件设计，与具体实物相结合。此方式目前在车辆工程和汽车服务工程专业采用。

相关热词搜索：课程改革 本科 院校 实践 Pro